Температура плавлення кварцового піску у градусах. Із чого роблять скло? Устаткування для роботи

Сьогодні ми поговоримо про те, як самому в домашніх умовах виготовити скло своїми руками. Так само розглянемо методики та технології самостійного виготовлення скла та скляних виробів, а саме печі, пристосування та інструменти для плавки скла

На заводах та в хімічних лабораторіях скла одержують із шихти — ретельно перемішаної сухої суміші порошкоподібних солей, оксидів та інших сполук. При нагріванні печах до дуже високої температури, нерідко вище 1500°С, солі розкладаються до оксидів, які, взаємодіючи між собою, утворюють силікати, борати, фосфати та інші стійкі при високих температурах сполуки. Разом вони складають скло.

Ми готуватимемо так звані легкоплавкі стекла, для яких достатньо лабораторної електричної печі з температурою нагріву до 1000°С. Ще знадобляться тиглі, щипці тиглів (щоб не обпектися) і невелика рівна плита, сталева або чавунна. Спершу ми зваримо скло, а потім знайдемо йому застосування.

Перемішайте шпателем на аркуші паперу 10 г натрію тетраборату (бури), 20 г оксиду свинцю і 1,5 г оксиду кобальту, просіяних через сито. Це і є наша шихта. Пересипте в невеликий тигель і ущільніть шпателем так, щоб вийшов конус з вершиною в центрі тигля. Ущільнена шихта повинна зайняти в тиглі не більше трьох чвертей обсягу, тоді скло не проливатиметься.

Щипцями поставте тигель в електропіч (тигельну або муфельну), нагріту до 800-900 ° С, і зачекайте, поки шихта не сплавиться. Про це судять із виділення бульбашок: як тільки воно припинилося, скло готове. Дістаньте тигель щипцями з печі і відразу вилийте розплавлене скло на сталеву або чавунну плиту з чистою поверхнею. Охолоджуючи на плиті, скло утворює злиток синьо-фіолетового кольору.

Щоб отримати скло інших кольорів, замініть оксид кобальту на інші фарби, що офарблюють. Оксид заліза(III) (1-1,5 г) пофарбує скло в коричневий, оксид міді(II) (0,5-1 г)-в зелений, суміш 0,3 г оксиду міді з 1 г оксиду кобальту та 1 г оксиду заліза (III)-в чорний колір. Якщо взяти тільки борну кислоту і оксид свинцю, то скло залишиться безбарвним і прозорим. Поекспериментуйте самі з іншими оксидами, наприклад хрому, марганцю, нікелю, олова.

Скло подрібніть маточкою у фарфоровій ступці, Щоб не поранитися осколками, обов'язково обмотайте руку рушником, а ступку з маточкою прикрийте чистою ганчіркою.

Зсипте дрібний скляний порошок на товсте скло, додайте трохи води і розітріть до сметанообразного стану курантом - скляним або порцеляновим диском з ручкою. Замість куранта можна взяти маленьку плоскодонну ступку чи полірований шматок граніту — так робили старі майстри, коли розтирали фарби. Отриману масу називають шлікером. Його ми наноситимемо на поверхню алюмінію приблизно так само, як це роблять, виготовляючи прикраси.

Очистіть поверхню алюмінію наждачним папером та знежиріть кип'ятінням у содовому розчині. На чистій поверхні прокресліть скальпелем або голкою контур малюнка. Поверхню за допомогою звичайного пензлика покрийте шлікером, просушіть над полум'ям, а потім нагрівайте в тому ж полум'ї, поки скло не наплавиться на метал. У вас вийде емаль.

Якщо значок невеликий, його можна покривати шаром скла та нагрівати в полум'ї повністю. Якщо виріб більший (скажімо, табличка з написом), то треба розбити його на ділянки і наносити скло на них по черзі. Щоб колір емалі був інтенсивнішим, нанесіть скло повторно. У такий спосіб можна отримувати не тільки прикраси, а й надійні емалеві покриття для захисту алюмінієвих деталей у різноманітних приладах та моделях. Так як у цьому випадку емаль несе додаткове навантаження, металеву поверхню після знежирення та промивання бажано покрити щільною оксидною плівкою; для цього достатньо потримати деталь 5-10 хв у печі з температурою трохи нижче за 600°С.

Зрозуміло, на більшу деталь шлікер зручніше наносити не пензликом, а з пульверизатора або просто поливом (але шар має бути тонким). Підсушіть деталь у сушильній шафі при 50-60 ° С, а потім перенесіть в електропіч, нагріту до 700-800 ° С.

А ще з легкоплавкого скла можна приготувати забарвлені пластинки для мозаїчних робіт. Шматки битого порцелянового посуду (їх вам завжди дадуть у посудному магазині) облийте тонким шаром шлікера, просушіть при кімнатній температурі або в сушильній шафі і наплавте скло на пластинки, витримуючи в електропечі при температурі не нижче 700°С.

Освоївши роботу зі склом, ви можете допомогти своїм колегам з біологічного гуртка: там нерідко виготовляють опудало тварин, а для опудал потрібні різнокольорові очі.

У сталевій плиті товщиною близько 1,5 см висвердлить кілька заглиблень різних розмірів з конічним або сферичним дном. Тим же способом, що й раніше, сплавте різнокольорове скло. Гами, мабуть, вистачить, а щоб змінити інтенсивність, трохи збільште або зменшіть вміст добавки, що фарбує.

Невелику краплю яскравого розплавленого скла помістіть у поглиблення сталевої плити, потім налийте скло кольору райдужної оболонки. Крапля увійде в основну масу, але не змішається з нею, - так будуть відтворені і зіниця, і райдужна оболонка. Охолоджуйте вироби повільно, не допускаючи різких перепадів температур. Для цього затверділі, але гарячі «очі» дістаньте з форми підігрітим пінцетом, покладіть в пухкий азбест і вже в ньому охолодіть до кімнатної температури. .

Звичайно, легкоплавким склам можна знайти й інші застосування. Але чи не краще, якщо ви шукаєте їх самі?

І на завершення дослідів зі склом, користуючись все тією ж електропіччю, спробуємо перетворити звичайне скло на кольорове. Природне питання: чи не можна у такий спосіб зробити сонячні окуляри? Можна, але навряд чи це вдасться вам з першого разу, тому що процес примхливий і потребує деяких навичок. Тому беріться за окуляри тільки після того, як потренуєтесь на шматочках скла і переконайтеся, що результат відповідає очікуванням.

Основою фарби для скла буде каніфоль. З гуматів, солей кислот, що входять до складу каніфолі, ви раніше готували сикативи для олійних фарб. Знову звернемося до гуманат, тому що вони здатні утворювати на склі тонку рівну плівку і служити носіями барвника,

У розчині їдкого натру концентрацією близько 20% розчиняйте при помішуванні і пам'ятаючи, звичайно, про обережність, шматочки каніфолі, поки рідина не стане темно-жовтою. Відфільтрувавши, додайте трохи розчину хлориду заліза FeCl3 або іншої солі тривалентного заліза. Майте на увазі, що концентрація розчину має бути невеликою, сіль не можна брати в надлишку - осад гідроксиду заліза, який у цьому випадку утворюється, нам завадить. Якщо концентрація солі невелика, то утворюється червоний осад гумату заліза — він там і потрібен.

Відфільтруйте червоний осад і висушіть його на повітрі, а потім розчиніть до насичення в чистому бензині (не автомобільному, а бензині-розчиннику) ще краще було б взяти гексан або петролейний ефір. Пензликом або пульверизатором пофарбуйте поверхню скла тонким шаром, дайте підсохнути і покладіть на 5-10 хв у піч, нагріту приблизно до 600°С.

Але каніфоль відноситься до органічних речовин, А їм таку температуру не витримати! Правильно, але саме це й потрібне — нехай органічна основа вигорить. Тоді на склі залишиться найтонша плівка оксиду заліза, добре зчеплена з поверхнею. І хоча оксид загалом непрозорий, в такому тонкому шарі він пропускає частину світлових променів, тобто може служити світлофільтром.
Можливо, світлозахисний шар здасться вам занадто темним або, навпаки, надмірно світлим. У такому разі поваріюйте умови досвіду — трохи збільшіть або зменшіть концентрацію розчину каніфолі, змініть час та температуру випалення. Якщо ж вас не влаштовує колір, в який прикрашене скло, замініть хлорид заліза на хлорид іншого металу, але неодмінно такого, оксид якого яскраво забарвлений, наприклад хлоридом міді або кобальту.

А коли технологія ретельно відпрацьована на шматочках скла, можна без особливого ризику зробити перетворення звичайних окуляріву сонячні. Не забудьте тільки вийняти шибки з оправи — пластмасова оправа не витримає нагрівання в печі так само, як каніфольна основа.
.
Щоб одержати скло, пісок необхідно розплавити. Вам напевно доводилося ходити розпеченим піском у сонячний день, тому ви здогадуєтеся, що для цього його потрібно нагріти до дуже високих температур. Кубик льоду тане при температурі близько 0 С. Пісок починає плавитися за температури не менше 1710 С, що перевищує максимальну температуру нашої звичної духовки майже в сім разів.
Нагрівання будь-якої речовини до такої температури потребує великих витрат енергії, а відтак і грошей. Тому при виробництві скла для повсякденних потреб скловари додають у пісок речовину, що допомагає піску плавитися за більш низьких температур — приблизно 815 С. Зазвичай цією речовиною є кальцинована сода.
Однак, якщо при розплаві використовувати суміш тільки піску з кальцинованою содою, можна отримати дивовижний сорт скла - скло, що розчиняється у воді (прямо скажемо, не найкращий вибір для склянок).

Щоб скло не розчинялося, потрібно додавати третю речовину. Скловари додають до піску та соди подрібненого вапняку (ви напевно бачили цей гарний білий камінь).

Скло, з якого зазвичай роблять вікна, дзеркала, склянки, пляшки та лампочки, називається натрієво-кальцієво-силікатним. Таке скло дуже міцне, а в розплавленому вигляді йому легко надати потрібної форми. Крім піску, кальцинованої соди та вапняку в цю суміш (фахівці кажуть «шихту») входить небагато окису магнію, окису алюмінію, борної кислоти, а також речовини, що запобігають утворенню бульбашок повітря в цій суміші.

Всі ці інгредієнти з'єднують і суміш (шихту поміщають у гігантську піч (найбільші з цих печей можуть вміщувати майже 1110000 кг рідкого скла)).

Сильний вогонь печі нагріває суміш, доки вона не почне плавитися і не перетвориться з твердої речовини на тягучу рідину. Рідке скло продовжують прогрівати при високих температурах, поки з нього не зникнуть усі бульбашки та прожилки, оскільки зроблена з нього річ повинна бути абсолютно прозорою. Коли маса скла стає однорідною і чистою, вогонь зменшують і чекають, поки скло перетвориться на в'язку тягучу масу — як гарячий ірис. Потім скло виливають із печі в відливну машину, де воно розливається за відливними формами і формується.
Однак при виробництві порожнистих речей, наприклад пляшок, скло доводиться видувати, як повітряна кулька. Раніше видування скла можна було побачити під час ярмарків та карнавалів, нині цей процес часто показують по телевізору. Ви, мабуть, бачили, як склодуви дмуть у шматок гарячого скла, що висить на кінці трубки, і створюють дивовижні фігурки. Але видувати скло можна і за допомогою машин. Основний принцип склодувів - дмухати в скляну краплю, поки в середині не утвориться повітряний міхур, який стане порожниною в готовій речі.

Після того як склу надано необхідну форму, його чатує на нову небезпеку — воно може тріснути при охолодженні до кімнатної температури. Щоб уникнути цього майстра, намагаються контролювати процес охолодження, піддаючи застигаюче скло термообробці. Останній етап обробки - зняття зайвих крапельок скла з ручок чашок або полірування тарілок за допомогою спеціальних хімікатів, що роблять їх ідеально гладкими.

Вчені досі сперечаються, чим слід вважати скло - твердою речовиною або дуже в'язкою (сиропоподібною) рідиною. Оскільки шибки вікон старих будинків унизу товщі, а вгорі тонші, деякі заявляють, що скло згодом стікає. Однак на це можна заперечити, що раніше шибки робили не ідеально рівними і люди просто вставляли їх в рами товстішим краєм вниз. Навіть вироби зі скла часів Стародавнього Римуне демонструють жодних ознак «плинності». Таким чином, приклад зі старим віконним склом не допоможе вирішити питання, чи є скло рідиною високої в'язкості.

Склад (сировина) для отримання скла в домашніх умовах:
Кварцевий пісок;
Кальцинована сода;
Таламіт;
Вапняк;
Нефеліновий сієніт;
Сульфат натрію.

Як виготовляють скло в домашніх умовах (процес виробництва)

Зазвичай використовують як інгредієнти скляний брухт (бите скло) плюс перераховані вище компоненти.

1) Складові елементи майбутнього скла надходять у піч, де все це плавиться при температурі 1500 градусів, утворюючи рідку однорідну масу.

2) Рідке скло надходить до гомогенізатора (апарат для створення стабільних сумішей), де воно перемішується до маси з єдиною температурою.

3) Гарячій масі дають відстоятися кілька годин.

Отак і роблять скло!

Виробництво скла почалося щонайменше ще в третьому тисячолітті до н.е., про що свідчать частинки скла знайдені в Межиріччя. Виробництво скла, яке колись було рідкісним мистецтвом, стало поширеною галуззю промисловості, де вироби, виготовлені зі скла, використовуються як у комерційному, так і домашньому застосуванні, як скляні ємності, ізоляційний матеріал, армуючий волокно, лінзи та прикладне мистецтво. Хоча матеріали, що використовуються для виготовлення скла, можуть змінюватись, основний процес, того, як виробляють скло залишається одним і тим же, і він описується далі.

Візьміть достатню кількість крем'янистого піску. Він також називається кварцовий пісок, крем'янистий пісок є основним компонентом у виробництві скла. Скло без домішок заліза використовується для виготовлення прозорого скла, так як залізо, за його наявності, робить скло зеленого відтінку. Якщо не вдається знайти пісок без домішок заліза, то ефект відтінку можна виключити, додавши невелику кількість діоксиду марганцю.

Додайте в пісок карбонат натрію та окис кальцію. Карбонат натрію (або сода) знижує температуру, яка необхідна для виробництва скла у промислових масштабах. При цьому вона дозволяє воді проникати крізь скло, тому карбонат натрію або гідроксид кальцію додається для того, щоб нейтралізувати дану властивість. Оксид магнію та/або алюмінію також може бути доданий для того, щоб зробити скло більш міцним. Як правило, ці добавки утворюють не більше 26-30 відсотків від скляної шихти.

Щоб покращити якість скла, додайте інші хімічні елементи відповідно до його використання. Найпоширенішою добавкою для виробництва декоративного скла є оксид свинцю, який надає блиску прозорим скляним виробам, а також пластичність, що робить процес різання скла простішим, і, крім того, знижує температуру плавлення. Лінзи для очкового скла можуть містити оксид лантану, через його заломлюючі властивості, в той час як залізо допомагає склу поглинати тепло.

Кришталь може містити до 33 відсотків оксиду свинцю; однак, чим більше оксиду свинцю, тим більше потрібно майстерності, щоб надати розплавленому склу форму, тому багато виробників кришталю роблять вибір на користь меншої кількості свинцю, що міститься в склі.

Якщо потрібно виготовити скло певного кольору, додайте до нього хімічні речовини. Як згадувалося вище, домішки заліза в кварцовому піску надає склу зелений відтінок, тому оксид заліза, як і окис міді, додається збільшення зеленого відтінку. З'єднання сірки надають жовтуватий, бурштиновий, коричневий або навіть чорнуватий відтінок склу, залежно від того, скільки вуглецю чи заліза додається до суміші.

Помістіть суміш у хороший термостійкий тигель або резервуар.

Розплавте суміш до рідкого стану. Для виготовлення промислового кварцового скла плавка здійснюється в газовій печі, в той час як спеціальне скло може вироблятися з використанням електричної плавильної печі, котлової печі або печі.

Кварцовий пісок без добавок перетворюється на скло при температурі 2,300 градусів Цельсія (4,174 градусів фаренгейту). При додаванні карбонату натрію (соди) температура зменшується до необхідного рівня виготовлення скла, до 1,500 градусів Цельсія (2,732 градусів фаренгейта).

Видаліть бульбашки та забезпечте однорідність розплавленої скляної маси. Це означає, що суміш помішують до стану щільної консистенції і додають хімічні речовини, такі як сульфат натрію, хлорид натрію або триоксид сурми.

Форма розплавленого скла. Надання форми склу можна здійснити одним із кількох способів: розплавлене скло заливається у форму і остигає в ній. Цей метод використовувався єгиптянами, і з його допомогою нині виготовляються лінзи.

Більшість розплавленого скла може накопичуватися на кінці порожнистої трубки, в яку, потім, дмуть повітря, одночасно з цим, обертаючи трубку. Форма скла надається за допомогою повітря, яке надходить через трубку, сила гравітації притягує до себе розплавлене скло і склодув використовує різні інструменти для роботи з розплавленим склом.

Розплавлене скло можна вилити у ванну з розплавленим оловом, як основу, і нагнітати за допомогою азоту під тиском, для надання склу форми та глянцю. Скло, що виготовляється за допомогою цього методу, називається полірованим листовим склом і це саме той метод, за допомогою якого виготовляються шибки, починаючи з 1950 року.

Залишіть скло остигати.

Щоб посилити міцність скла, потрібно вдатися до термообробки. Цей процес називається випалом, і з його допомогою видаляються пошкодження, що утворилися під час охолодження скла. Коли цей процес завершено, скло можна покривати, ламінувати або обробляти іншим способом, для покращення його міцності та довговічності.

Відпал є наступним процесом виробництва, в якому відполіроване скло заданої форми, поміщається в піч, розігріту не менше ніж до 600 градусів Цельсія (1,112 градусів фаренгейту), а після швидко охолоджується («загартується»), за допомогою сильного потоку повітря під високим тиском. Відпалене скло ламається на дрібні уламки 6,000 фунт-сили на квадратний дюйм (фунт/кв.дюйм), тоді як загартоване скло ламається на маленькі уламки не менше, ніж при 10,000 фунт/кв.дюйм і, як правило, близько 24,000 фунт/кв.дюйм.

Подрібнені уламки старого скла можуть додаватися в скляну суміш, перед тим, як розплавляють скло, щоб переробити його в нове скло. Старе скло або «скляний бій» спочатку повинен бути перевірений на наявність домішок, які можуть послаблювати властивості нового скла, при попаданні в нього.

Компоненти, які Вам знадобляться:

кварцовий пісок (діоксид кремнію);
карбонат натрію (сода);
оксид кальцію (гідроксід кальцію);
інші оксиди та солі: (наприклад, оксид магнію, оксид алюмінію, оксид заліза, оксид магнію або натрію або кальцієві солі за бажанням);
оксид свинцю (за бажанням);
термостійкий тигель, формова або порожниста трубка;
обпікальна піч або термошафа для скла на цьому виготовлення скла завершується.

Навіщо взагалі для скловаріння потрібні печі? Справа в тому, що щоб зі скла зробити щось корисне, потрібно його спочатку розплавити, а плавиться воно при температурах не багато, не мало, 1400-1600 °С.

Сировиною для виготовлення скла служить, головним чином, кварцовий пісок (оксид кремнію SiO2)

Кварцевий пісок

Щоб надати склу необхідні властивості, кварцовий пісок змішують з різними добавками, в основному це вапняк (той, що черепашник, з фасадів будівель), польовий шпат, доломіт, сода та барвники (оксиди металів)

Вапняк

Польовий шпат

Доломіт

Таких добавок у склі буває до 20-30%. Взагалі-то, що більше добавок, то нижче в'язкість розплаву (грубо кажучи, він «плинний») і нижче температура плавлення, тобто. його обробляти простіше, наприклад, видувати пляшки тощо можна вже при 800 °С. Але може бути і по-іншому: якщо, наприклад, до суміші оксид бору додати, вийде борсилікатне скло, жаростійке і стійке до перепадів температур - на радість домогосподаркам. Скло ж з чистого оксиду кремнію вийде тугоплавким, з нього щоб щось видути, доведеться до 1600 ° С розігріти.

Загалом із сировиною розібралися. Все, що треба, ретельно очищають, подрібнюють (цим зазвичай спеціальні збагачувальні фабрики/виробництва займаються), перемішують і засипають у скловарну піч через спеціальне вікно. Усередині печі у величезному басейні за справу береться практично інфернальний вогонь і перетворює за кілька годин пісок на рідину.

Полум'я всередині печі.

До речі, розкочегарування такої печі до потрібної температури - непростий, довгий, а головне, дорогий процес (скільки палива треба, щоб таку величезну дурницю на 2-9 тис. тонн скла розігріти!), тому розпаливши її один раз, намагаються більше не гасити: процес варіння скла за 10-15 років служби печі переривають лише кілька разів для холодного ремонту.

Звичайно, суміш розплавляється не відразу вся, а поступово; у міру розплавлення вона перемішується, з неї виходять бульбашки повітря. Те, що вже добре розплавилося, збирається на дні басейну (щільність-то у розплаву вище) і за законом судин, що сполучаються, перетікає під стінкою, що проходить через басейн, в іншу його частину, подалі від полум'я і ще не розплавленої суміші.

Тут температура трохи нижче, і рідке скло звідси надходить вже в наступну робочу ванну за межами печі, а звідти йде на обробку. Щоб отримати, наприклад, листове скло для вікон та дзеркал, його відливають і прокочують майже як метал.

Щоб отримати ідеально рівну поверхню, на сучасних заводах розплавлене скло спочатку виливають у басейн, повний розплавленим оловом, і воно скло, плаваючи на поверхні олова, розподіляється по ньому рівномірним тонким шаром і остигає приблизно з 1000 до 600 ° С, так отримують так зване флоат-скло (float-glas).

Як я вже казав, цей процес безперервний, і на виході після охолодження виходить нескінченна скляна стрічка. Але перш ніж її на шматки розрізати, поверхню знову нагрівають газовими пальниками: таким чином запаюються мікротріщини, які все одно утворюються навіть незважаючи на поступове охолодження через напругу всередині скла при твердінні. В результаті скло виходить особливо прозорим.

Виробництво флоат-скла

Стара технологія, що застосовувалася на радянських заводах, передбачала вертикальне витягування скляної стрічки при інтенсивному охолодженні маси, що надходить з печі. Скло, вироблене таким чином, відрізняється значно більшими оптичними спотвореннями.

Ну от, начебто з усім розібралися. На зображенні тільки ще одна незрозуміла частина печі залишилася: регенератор. Штуковина чудова та геніальна у своїй простоті. За її винахід ще в 1856 молодший з братів Сіменсів, Фрідріх, отримав англійське дворянство. А сенс у тому, щоб заощаджувати паливо для скловарної печі, підігріваючи повітря, що подається в піч для горіння. І економія на паливі може сягати 40%!

Принцип роботи регенератора

Регенератор складається з двох однакових шахт, заповнених жароміцними керамічними складаннями, що утворюють усередині шахт безліч дрібних каналів для повітря. Повітря надходить через першу шахту, потрапляє у піч через вікно, змішується з паливом (газом) та згоряє. Розжарені продукти горіння йдуть через інше вікно до другої шахти, і перш ніж вийти назовні, нагрівають згадані керамічні зборки. Потім, як вони досить розжаряться, хвилин через двадцять, потік повітря пускають через другу шахту, він у ній розігрівається перед потраплянням у піч, а відпрацьовані гази починають розігрівати збирання в першій шахті. Потім цикл повторюється.

За рамками цієї розповіді залишилися різноманітні жароміцні керамічні покриття всередині печі (метал для такої температури не годиться). З ними все теж досить цікаво: фізичні та хімічні процеси, що протікають під час плавлення скла, призводять до дивовижних утворень: усередині печі починають рости сталактити!

Дивно, але зіштовхуючись, щодня зі скляними виробами мало хто замислюється про те, з чого роблять скло. Тим часом процес створення цього матеріалу досить цікавий, а діапазон застосування — дуже широкий.

Технологія виготовлення скла

Основний компонент, з якого його роблять – це звичайний кварцевий пісок. Для того, щоб з непрозорої сипучої субстанції утворився прозорий і безбарвний моноліт, її нагрівають до дуже високих температур. Завдяки цьому окремі піщинки сплавляються між собою, і оскільки охолодження скляного «тесту» відбувається дуже швидко, не встигають повернутися в свою початкову форму. Крім того, до складу скла входить сода, трохи води та вапняк. Щоб отримати кольоровий матеріал, розплавлену масу додають оксиди металів. Яких саме залежить від бажаного результату. Так, наприклад, окису хрому та міді дають разом зелений колір, окремо окис хрому – жовто-зелений, а кобальт – насичений синій.

Технологія виробництва скла виглядає так. Спочатку всі компоненти, виміряні точними електронними вагами, відправляються в гігантську піч, де при температурі 1600° перетворюються на єдину масу. Потім ця маса стає однорідною або, говорячи науковою мовою, гомогенізується, а всі бульбашки газу з неї видаляються. Потім скляній масі належить «купання» у ванні з розплавленим оловом, Температура якого наближається до 1000 ° С. Завдяки більш низької щільності, ніж у олов'яного розплаву, скло не змішується з ним, а як би плаває на поверхні. При цьому воно охолоджується і набуває ідеальної гладкості.

Товщина матеріалу залежить від дозування витратної маси, що потрапляє у ванну – чим вона менша, тим тонше вийде. Коли скляне волокно залишає олов'яну ванну, його температура знижується до 600 °С, проте воно досить гаряче для того, щоб затвердіти. Тому його охолоджують повторно, проводячи скляне «простирадло» через конвеєр з роликів, що обертаються до тих пір, поки маса не охолоне до 250 °С. Охолодження повинне проходити поступово, інакше матеріал трісне. Наприкінці конвеєра встановлено автоматичний контроль якості, що виявляє можливі огріхи матеріалу. Помічені сканером місця видаляються на наступній стадії процесу - під час різання єдиного "полотна" на аркуші потрібного розміру. У процесі обрізається його край, у якому залишається смуга від шестеренок.

Отримані обрізки додаються до нової партії скляного «тесту» — таким чином отримання скла стає безвідходним процесом.

Характеристики скла

Тепер, коли відповідь на питання про те, як виготовляють скло отримано, саме час розповісти про нього докладніше. Отже, існує кілька параметрів, якими підрозділяються скла. За призначенням вони поділяються на три категорії. Побутові - тобто ті, які йдуть на виготовлення посуду, тари, окулярів та різноманітних прикрас. Будівельні – до цього списку входять склоблоки, склопакети, вітрини, мозаїки, вітражі тощо. І, нарешті, технічні, що застосовуються у хімічній, машинобудівній та інших промисловостях. Друга ознака, за якою ці вироби поділяються на п'ять класів, - це рід обробки.

Перший клас. До нього входять предмети, виготовлені за технологіями, що передбачають ту чи іншу обробку скла.
Другий клас. Включає вироби, що піддалися механічній обробці поверхні, як то: шліфування, полірування, матування (без використання хімічних засобів), гравіювання і так далі.
Третій клас. До цієї категорії зараховують предмети, чиї грані зазнали холодної обробки механічним способом. Наприклад, були закруглені або фацетовані.
Четвертий клас. Вироби, піддані хімічній обробці, наприклад, травленню або матуванню з використанням кислот.
П'ятий клас. Скло, що має плівкові або будь-які інші покриття.

Також скла розрізняють за фактурою зовнішньої поверхні. Тут існує сім категорій, в одну з яких входять, а в шість інших - глянцеві. Глянцеві поверхні можуть бути травленими, вільними від покриттів або покритими органічною плівкою, кремнеорганічними сполуками, напівпровідниками або металевим напиленням.

Властивості скла

Однією з основних властивостей цього матеріалу є здатність пропускати світло. Скло зі стовідсотковою пропускальністю світла в природі не існує. Найкращі представники прозорого «братства» пропускають близько 92% видимого світла, а звичні віконні — не більше 87%.

Теплопровідність скла - тобто здатність проводити тепло від більш нагрітих ділянок до менш нагрітих, дуже мала. Така здатність цього матеріалу створює можливість для його застосування або в духовках. Щільність скла - тобто відношення маси до об'єму, повністю залежить від його хімічного складу. Так, наприклад, якщо скло входить свинець, то щільність його буде високою. Звичайне віконне має щільність 2,5 г на см 3 - простіше кажучи, 1 см 3 важить 2,5 грама.

Твердість— тобто здатність чинити опір проникненню інших матеріалів становить приблизно шість балів за шкалою Мооса. Для порівняння — у алмазу, найгустішого згідно з цим визначенням матеріалу, цей показник дорівнює десяти. Крихкість скла дуже велика, проте точні її показники можна визначити лише у спеціальній лабораторії.

Скло служить людині вже багато сотень років, а процес її створення так само привабливий і в чомусь навіть загадковий. Воно не лише захищає наші будинки від холоду та вітрів, а й дає велику свободу для творчості — від створення вітражів до видування з нього різноманітних предметів.

Що тільки зараз не можна зробити своїми руками? Будь то звичайний виріб, річ гардеробу, меблі та інше. Як зробити скло в домашніх умовах? — Здавалося б, плавка скла, це нереально. У сучасному світінемає нічого неможливого. Головне у цій справі — це бажання. І в цій статті ви знайдете докладний покроковий алгоритм настільки цікавого та цікавого заняття як виготовляють скло.

Що відомо про склоробство?

З історії відомо, що склоробство — дуже давній процес. Як це робиться? За тимчасовими рамками відноситься приблизно до періоду до 2500 до н.е. Раніше таке рідкісне та цінне заняття у наш час змінилося поширеним виробництвом даного матеріалу.

Скляні вироби зустрічаються повсюдно. Їх використовують як тару, елементи побуту та декору, ізолятори, армуючі волокна та інше. Розрізняються стекла лише складовим матеріалом, що використовується для виготовлення. А ось сам процес практично однаковий.

Основні матеріали, які знадобляться:

головний елемент – це кварцовий пісок (діоксид кремнію);
карбонат натрію чи сода;
оксид кальцію, вона ж вапно;
піч для варіння скла;
інші солі та оксиди, які можуть використовуватися по індивідуальному випадкудодатково (оксиди алюмінію, заліза, магнію, свинцю та солі кальцію або натрію);
захисний одяг;
гриль;
деревне вугілля;
форми та інші елементи для надання форми;
вогнетривкий тигель.

Способи виготовлення скла з використанням печі

Перший спосіб, як спаяти скло в домашніх умовах, це використання печі.

Придбання кварцового піску:

Цей матеріал є основою для виробництва скла. Скло, в якому немає домішок заліза, має свої переваги – воно світле. Що не можна сказати про скло, в якому воно є. Воно віддаватиме зеленцем.
Важливо перед початком роботи надягти маску. Кварцовий пісок - тонкозернистий і легко потрапляє в носову порожнину і далі в легені. Це, у свою чергу, дратуватиме горло.
Придбати кварцовий пісок можна в спеціалізованому інтернет-магазині. Вартість в нього невисока.

Важливо! Вартість приблизної кількості, яка знадобиться, буде близько 20 у. е. У майбутньому можна купувати його аж до тонни, приблизна вартість якої буде 100 у. е. Це якщо ви плануєте працювати в промисловому масштабі.

Буває, що знайти якісний пісок не так просто, і в ньому перевищує кількість домішок. Не турбуйтеся. У цьому випадку на допомогу прийде діоксид марганцю. Його варто додати у невеликій кількості. Якщо ж у вашому задумі саме скло із зеленуватим відтінком, то робити абсолютно нічого не потрібно. Залишіть все як є.

Додавання карбонату та оксиду кальцію:

Карбонат у цьому випадку знижує температуру отримання промислового скла. При цьому він викликає роз'їдання скла за участю води. Щоб цього уникнути, необхідно додатково в скло ввести вапно або оксид кальцію.
Для стійкості скла використовують оксиди магнію чи алюмінію. Як правило, ці включення займають невеликий відсоток у складі скла. Цифра приблизно 26-30 відсотків.

Додавання інших хімічних елементів:

Такий спосіб виготовити декоративне скло в домашніх умовах вимагає використання оксиду свинцю. Він надає блиску кришталю, низьку його твердість, робить його доступним до різання, надає низьку температуруутворення розплаву.
Оксид лантану можна зустріти у складі лінз для окулярів. Він має заломлюючу властивість.
Що стосується свинцевого кришталю, то він може містити до 33 відсотків оксиду свинцю.

Важливо! Чим більше свинцю, тим більше потрібно спритності, щоб надати форму розплавленому склу. Виходячи з цього, багато склодувів віддають перевагу меншій його кількості.

Домішки заліза у склі з кварцу надають йому зеленого відтінку. У цьому оксид заліза додається збільшення зеленого відтінку. Це стосується й оксиду міді.
Жовтий, бурштиновий і навіть чорний колір можна отримати за допомогою з'єднання сірки. Все залежить від кількості вуглецю або заліза, доданого в скляну шихту.

Основні етапи виготовлення скла:

Помістіть шихту в температуростійкий тигель. Останній повинен бути максимально стійким до температури, яка буде в печі. Вона може змінюватись від 1500 до 2500 градусів. Це залежить від добавок.

Важливо! Ще є одна важлива вимога до тигля — він має бути таким, щоб за допомогою металевих щипців його легко можна було зафіксувати.

Розплавте суміш до рідкої суміші. Для промислового силікатного скла це можна зробити в газоопалювальній печі.

Важливо! Також існують електричні, муфельні та горщикові печі. Вони можна виконати спеціальне скло. Врахуйте, що кварц та пісок, які не містять додаткових домішок, переходять у склоподібний стан, коли температура в печі 2500 градусів за Цельсієм. Якщо до вмісту додати карбонат натрію, це звичайна сода, то температура знизиться до 1500 градусів.

Ретельно стежте за консистенцією скла. Важливо своєчасно видалити з нього усі бульбашки. Досягти цього можна при регулярному помішуванні до рівномірної густоти. Також необхідно додати один з елементів - хлорид натрію, сульфат натрію або оксид сурми.
Надайте форму склу. Для цього використовуйте один із перерахованих способів.
Найпростіше - це вилити розплав скла у форму і дочекатися, поки воно охолоне. За допомогою такого методу створюється безліч оптичних лінз. Раніше саме цей спосіб використали єгиптяни.
Готове розплавлене скло помістіть у ванну, де міститься розплавлене олово. Останнє виступає у ролі субстрату. Далі необхідно продувати його стислим азотом для надання форми або полірування. Ще один спосіб - це зібрати на кінці порожнистої труби необхідну кількість скла та, повертаючи трубу, видувати його.

Важливо! Скло, виконане за цим методом, має назву флоат-скло. З початку 1950-х років виробляють саме його.

Залишаємо скло, щоб воно охололо. Важливо розташувати його в такому місці, де воно не зашкодить, його не зіпсує вода, пил або, наприклад, листя. Майте на увазі, що при контакті з холодними предметами воно дасть тріщини.
Завершальною дією цього способу виготовити скло в домашніх умовах буде відпал скла. Цей спосіб теплової обробки надасть міцності матеріалу. При його використанні будуть прибрані всі точкові джерела напруги, з якими можна зіткнутися в процесі охолодження скла.

Важливо! При завершенні цієї роботи на скло можна наносити додаткові покриття для збільшення стійкості та міцності. Також можна ламінувати.

Не відпалене скло має меншу міцність.
Що стосується температури для завершальної роботи, то вона залежить від точного складу скла - від 400 до 550 градусів за Цельсієм.
Швидкість охолодження скла залежить від розміру. Великі скляні вироби потрібно охолоджувати повільно. З дрібними справи йдуть швидше.

Спосіб виготовлення скла із застосуванням жаровні

Другий спосіб виготовлення скла у домашніх умовах – це жаровня на деревному вугіллі. Давайте й у разі розберемо все покроково.

Устаткування для роботи

Для початку потрібно змайструвати піч. Відмінно для цього підійде гриль для барбекю. Важливо, щоб він опалювався вугіллям деревним. В даному випадку для того, щоб розплавити кварцовий пісок у скло використовується тепло, яке виробляє вугілля під час спалювання. Знов-таки, вартість цього матеріалу не надто висока. Знаходяться вони у широкій доступності.

Важливо! Гриль використовуйте стандартний розмір. Краще якщо він буде у вигляді купола. Головні якості, якими він повинен володіти, — наявність товстих стін і хороша міцність. Якщо у грилі є отвір для вентиляції, зазвичай він розташований знизу, його потрібно відкрити.

Однак у цьому методі можуть бути невеликі перешкоди. Навіть якщо є дуже високі цифри температури, не завжди можна легко розплавити його. Для цього перед початком процесу потрібно додати в пісок вапно, буру чи пральну соду. Кількість добавок не повинна перевищувати ⅓-¼ від об'єму піску.

Важливо! Пам'ятайте, що ці добавки значно знижують температуру плавлення піску.

Форматування скла

Для видування скла підготуйте довгу порожнисту металеву трубку. Для того, щоб вилити скло, необхідна форма. Вона має бути щільною і не повинна розплавитися від гарячого скла. Використовуйте, наприклад, графіт.

Важливо! При використанні даного методу необхідно пам'ятати, що нагрівання гриля відбувається набагато вище його звичайного нагріву. Не виключено, що може розплавитись і сам гриль. Тому при виготовленні скла даним способом потрібно акуратно і відповідально виконувати всі дії. Недбалість може призвести до серйозних травм або зовсім до смерті.

Заходи безпеки:

Біля робочої зони розташуйте великий обсяг піску та вогнегасник.
Всю роботу необхідно виконувати поза приміщенням.
Підлога має бути бетонною, наприклад.
У момент варіння скла знаходитесь подалі від гриля, щоб захистити себе і свій одяг від високих температур.
Не забудьте одягнути захисний одяг. Це вогнестійкий одяг, рукавиці для печей, високоміцний фартух поверх одягу, і обов'язково зварювальну маску.
Також у цьому способі вам знадобиться пилосос. Він виконуватиме роль піддуву вугілля. Маємо його в такий спосіб: відносимо корпус на достатню відстань. Шланг фіксуємо до вентиляційного отвору, розташованого знизу. Можливо, його доведеться вигнути, щоб надати необхідної форми. Фіксувати можна до однієї з ніжок гриля. Шланг повинен бути міцно закріплений і не рухатися.

Важливо! Якщо ж сталося протилежне, то в жодному разі до нього не підходьте, адже він дуже розігрітий. Далі необхідно вимкнути пилосос та подивитися положення шланга. Він має бути направлений точно у вентиляційний отвір.

Порядок роботи:

На внутрішню поверхню гриля викладіть деревне вугілля. Покласти його необхідно вдвічі, а то й утричі більше, ніж для запікання м'яса. Добре, якщо він буде наповнений практично до країв.

Важливо! Використовуйте вугілля із твердої деревини. Він горить швидше та краще, ніж брикетований.

У середину чаші розташуйте чавунну ємність або тигель із піском.
Уважно вивчіть упаковку від вугілля. Розпаліть його підходящим способом. Є вугілля, яке підпалюється безпосередньо сам, а є матеріал, для якого використовується рідина для розпалювання. Зачекайте, доки полум'я рівномірно пошириться.
Чекайте, доки вугілля буде готове до подальшої роботи. Готовність вугілля можна визначити за кольором. Вони будуть помаранчевими.
Наступним кроком увімкніть пилосос. Це необхідно для того, щоб вугілля продувалося.

Важливо! Вугілля, на яке впливає потік повітря, може нагріватися до дуже високих температур. Приблизно до 1100 градусів за Цельсієм. Це необхідно враховувати, перебуваючи поряд із піччю. З неї можуть з'являтися спалахи, що сходять.